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界面作用驱动牺牲键网络形成及其增强增韧机制研究

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界面作用驱动牺牲键网络形成及其增强增韧机制研究

作者：余维维海南大学

学位级别：硕士

天然橡胶（NR）是一种被广泛使用的弹性体材料,其具有优异性能的原因一直未被研究清楚,以往研究将NR具有优异力学性能的原因主要归因于其分子链结构:（1）NR链的高顺式聚异戊二烯结构;（2）NR分子链的末端端基与结合非胶组分（NRC）形... 详细信息

天然橡胶（NR）是一种被广泛使用的弹性体材料,其具有优异性能的原因一直未被研究清楚,以往研究将NR具有优异力学性能的原因主要归因于其分子链结构:（1）NR链的高顺式聚异戊二烯结构;（2）NR分子链的末端端基与结合非胶组分（NRC）形成的天然网络结构。然而,合成聚异戊二烯橡胶的分子链结构与NR相似,但其性能仍不能与NR相媲美,这说明分子链结构并不是NR具有优异力学性能的唯一原因。在以往探索NR结构-组分-性能的研究中,研究人员忽视了NR中游离NRC对天然橡胶性能的贡献。因此探索游离组分对NR优异力学性能的影响,可以进一步理解NR具有优异力学性能的原因,并优化国产化高性能NR加工工艺。为了更深入理解游离NRC在NR基体中的作用,本课题通过解析以氨基酸为代表的游离NRC与NR分子链之间界面相互作用的形成机理,研究基于氨基酸与NR分子链的界面相互作用所构筑牺牲键网络的形成机制及其对天然橡胶力学性能的影响机理。主要内容如下:（1）天然牺牲键网络对NR力学性能的影响机理利用电子透射显微镜（TEM）观察到游离NRC在不同离心次数NR基体中的分散形态,通过高速离心去除游离NRC后,游离NRC也随之消失。通过对NR、CNR（纯化天然橡胶）不同升温速率的DSC曲线分析,发现游离NRC不仅可以降低硫化交联反应的活化能,还参与硫化交联网络的构建,增加NR基体的交联密度和拉伸强度;通过NR和CNR的能量耗散与缺口实验分析,发现游离NRC不仅可以作为交联点提高NR基体交联密度,同时,游离NRC还可以构筑可逆的牺牲键网络,在外力作用下优先破裂耗散能量,使NR基体韧性的大幅增加,（2）氨基酸与NR分子链界面相互作用的研究通过向CNR加入氨基酸,将自然干燥后的胶膜置于高压、高温中进行热处理,利用TEM分析其热处理前后氨基酸在NR基体中的分散形态,发现氨基酸可以基于非共价相互作用形成连续聚集体,在NR基体中均匀分散;利用XPS和EPR分析氨基酸在热处理前后的结构变化,同时结合DMA分析氨基酸在热处理后与NR分子链之间的界面相互作用,发现在热处理之后,氨基酸与分子链可以形成界面相互作用（共价相互作用）,并且界面相互作用随着热处理时间的增长而增强,提高未硫化CNR的力学性能。（3）基于界面相互作用氨基酸牺牲键网络的构建及其对力学性能的影响机理通过不同速率拉伸和循环拉伸发现氨基酸在天然橡胶基体中通过自身丰富的氢键作用构建牺牲键网络,并利用激光共聚焦显微镜观察氨基酸牺牲键网络在拉伸时的结构演变。结合循环拉伸和缺口实验,发现由界面相互作用驱动的氨基酸牺牲键网络在外力作下优先断裂,以耗散大量能量,从而大幅提高CNR的强度与韧性。本课题基于游离NRC与NR分子链的界面相互作用,进一步阐释天然牺牲键网络构筑机理及其对NR的性能影响机制。该课题的研究成果不仅可以帮助我们进一步理解NR具有优异性能的原因,同时为国产化高性能NR的加工提供重要理论和实验依据。

关键词：天然橡胶界面相互作用牺牲键网络强度与韧性

合金成分对屈服强度690 MPa级埋弧焊丝性能的影响

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焊接技术 2023年第1期52卷 65-68页

作者：张亚平刘玉双姚丽王哲田海成武汉铁锚焊接材料股份有限公司湖北武汉430085

基于高强韧性匹配的成分优化设计,对屈服强度690 MPa级埋弧焊丝的合金成分进行了研究。通过制备Ni, Cr, Mo不同含量的埋弧焊丝,配套碱性烧结埋弧焊剂***601,研究了Ni, Cr, Mo含量变化对屈服强度690 MPa级埋弧焊丝性能的影响,并提出了实... 详细信息

基于高强韧性匹配的成分优化设计,对屈服强度690 MPa级埋弧焊丝的合金成分进行了研究。通过制备Ni, Cr, Mo不同含量的埋弧焊丝,配套碱性烧结埋弧焊剂***601,研究了Ni, Cr, Mo含量变化对屈服强度690 MPa级埋弧焊丝性能的影响,并提出了实现良好强韧性匹配的成分控制范围:随着Ni含量的增加,焊缝的低温韧性提高;Cr和Mo总量在保证强度满足要求的前提下,随着Cr含量的增加,焊缝的低温韧性下降;w(Ni)3.3%±0.15%,w(Mo)0.7%~0.9%时,焊缝具有良好的强韧性匹配;良好的强韧性与焊缝组织为针状铁素体有关。

关键词： 690 MPa级埋弧焊丝合金成分强度与韧性显微组织

Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用

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Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质钢中的组织细化和强韧化作用

作者：李明燕山大学

学位级别：硕士

本文围绕Nb在155～160ksi钢级射孔枪管中发挥的强化效果，开展了Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb钢调质热处理过程中的强韧化机理研究。通过与前期不含Nb的25CrMo48V钢的试验结果进行比较，研究了20CrMo47NbV试验钢淬火加热过程中，Nb的析出-溶解行... 详细信息

本文围绕Nb在155～160ksi钢级射孔枪管中发挥的强化效果，开展了Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb钢调质热处理过程中的强韧化机理研究。通过与前期不含Nb的25CrMo48V钢的试验结果进行比较，研究了20CrMo47NbV试验钢淬火加热过程中，Nb的析出-溶解行为随淬火温度的变化规律，及其对奥氏体晶粒、马氏体微结构的细化作用，并对回火工艺过程中，热处理工艺参数对组织与力学性能的影响进行了分析。结果表明：20CrMo47NbV轧态管中存在三种类型的析出相粒子：第一类是Ti含量较高的富Ti的(Ti, Nb, V)(C, N)复合粒子，第二类是Nb含量较高的富Nb的(Nb, Ti, V)(C, N)粒子，第三类是(Nb, V)C粒子。Nb的析出-溶解行为主要受加热温度的影响，温度超过Ac3时轧态管中的固溶Nb开始析出，随着淬火加热温度升高，含Nb复合相的数量逐渐减少。淬火加热温度为900～1000℃时，富Nb的(Nb, Ti, V)(C, N)和富Ti的(Ti, Nb, V)(C, N)复合粒子长大，细小的(Nb, V)C粒子析出量逐渐减少、溶解量逐渐增加;在1050～1100℃加热时，(Nb, V)C复合粒子的溶解速度加快，Nb的固溶量急剧增加;1150℃加热时，(Nb, V)C粒子几乎全部溶解，富Ti的(Ti, Nb, V)(C, N)粒子部分溶解，使Nb的固溶量大幅度提高;当加热温度升高到1200℃时，大多数富Ti的(Ti, Nb, V)(C, N)粒子溶解，粒子的数量、尺寸同时减少，使该钢中绝大部分的Nb发生了固溶。20CrMo47NbV钢在900～1000℃淬火时析出细小的(Nb, V)C粒子，并与轧态管中尺寸小于80nm的含Nb复合粒子共同细化奥氏体晶粒，最终得到细化的马氏体Packet和Block结构。与不含Nb的25CrMo48V钢相比，由于Nb的细化作用，使20CrMo47NbV试验钢的原奥氏体晶粒、马氏体Packet和Block微结构尺寸更加细小。20CrMo47NbV试验钢在550～700℃回火时，固溶Nb以NbC形式析出，同时合金碳化物以含Nb粒子为形核质点析出，析出更加细小弥散。由于Nb对淬火组织的细化作用和对回火组织的沉淀强化作用，20CrMo47NbV钢的强韧性显著优于25CrMo48V钢。

关键词： 20CrMo47NbV钢马氏体微结构 Nb析出晶粒细化强度与韧性

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控轧控冷对16Mn钢组织与性能的影响

东北大学学报(自然科学版) 1988年第3期 329-336页

作者：白玉光孙振岩李再先李见东北工学院金属学教研室

探讨了控轧控冷改善16Mn钢性能的可行性,结果表明,合适的控轧控冷工艺,可细化晶粒,消除带状组织,显著提高16Mn钢的强韧性。此外,依据回归处理得出的冷速与晶粒尺寸及强度之间的关系式,可预报一定冷速下的晶粒尺寸与强度。

关键词： 16Mn钢控轧与控冷强度与韧性带状组织

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纤维增强树脂基复合芯胶槽设计改进方案

电线电缆 2015年第6期 34-35页

作者：苗雪鹏河南科信电缆有限公司河南周口466000

纤维增强树脂基复合芯中碳纤维丝体积含量高时,复合芯强度高而韧性差,玻璃纤维丝体积含量高时,复合芯强度低而韧性好,但在实际生产过程中,部分生产单位往往侧重于复合芯的强度而忽略复合芯的韧性,其实从施工角度考虑,复合芯的韧性是必... 详细信息

纤维增强树脂基复合芯中碳纤维丝体积含量高时,复合芯强度高而韧性差,玻璃纤维丝体积含量高时,复合芯强度低而韧性好,但在实际生产过程中,部分生产单位往往侧重于复合芯的强度而忽略复合芯的韧性,其实从施工角度考虑,复合芯的韧性是必须要首先保证的。在韧性满足要求的情况下,强度能不能保持是最关键的考核因素,特别是直径较大的复合芯,因其纤维含量较高,很容易导致复合芯中的纤维出现浸润不透的情况,恰恰这种现象对复合芯的强度损失是致命的。为了更好地解决这个问题,需要对胶槽结构重新进行设计和论证。

关键词：纤维增强树脂基复合芯胶槽设计强度与韧性

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耐磨合金材料在烧结生产中的应用

科技风 2016年第7期 173-174页

作者：白建红重庆钢铁股份有限公司烧结厂重庆401258

本文主要介绍新型合金材料在钢铁企业烧结机设备上的应用。

关键词：耐磨材料烧结机强度与韧性

某些区外型材质量堪忧业内人士呼吁有关部门加强管理

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技术经济信息（广西） 1998年第8期 45-45页

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1Cr17Ni2不锈钢

热处理技术与装备 2019年第6期40卷 23-23页

lCrl7Ni2是马氏体不锈钢中强度与韧性搭配较好的低碳铬镍型耐蚀钢。强度和硬度较高;对氧化性酸类(一定温度、浓度的硝酸、大部分的有机酸以及有机酸水溶液)、有机盐类的水溶液都有良好的耐蚀性。适用于制造硝酸,醋酸的设备、轻工和纺织... 详细信息

lCrl7Ni2是马氏体不锈钢中强度与韧性搭配较好的低碳铬镍型耐蚀钢。强度和硬度较高;对氧化性酸类(一定温度、浓度的硝酸、大部分的有机酸以及有机酸水溶液)、有机盐类的水溶液都有良好的耐蚀性。适用于制造硝酸,醋酸的设备、轻工和纺织等工业中的既要求强韧性又要求耐腐蚀的轴,活塞杆,泵等零件;亚温淬火能有效地抑制高温回火脆性,可以使脆性转化温度降低.

关键词：脆性转化温度高温回火脆性马氏体不锈钢 1Cr17Ni2不锈钢亚温淬火耐蚀钢强度与韧性耐蚀性